建筑设计院分享 | 光伏建筑一体化(BIPV)技术

近年来，在技术进步的推动下，我国光伏发电产业取得快速发展，产业规模、技术水平、光伏装机量和光伏发电量已经达到世界 领先水平。

而在国际上，环境保护和环境保护的可持续发展已成为全球最强的呼声。同时为了共同实现国家宣布的碳达峰、碳中和“双碳”目标，大力发展可再生能源已成为主导方向和必要的措施。近年来，光伏发电作为重要的可再生能源发电技术，在中国取得了飞速的发展。

国家能源局在《太阳能发展“十三五”规划》中计划2020年光伏发电装机达到105GW以上，实际到2020年底全国光伏项目装机总容量达到了253GW，超过了一倍以上。据相关数据显示，2022年我国光伏累计装机容量达到了392.04GW。其中，地面电站装机234.42GW，分布式光伏装机157.62GW。据预测和计算，为实现2030年碳达峰、2060年碳中和目标，到2030年我国光伏发电装机需要达到900～1000GW；到2060年则需要达到3000～3500GW。

在建筑行业中，光伏建筑一体化（BIPV）成为建筑行业必然的发展趋势。中国作为发展中国家，能源消耗逐年以惊人的速度增长，而建筑作为能耗大户(发达国家的建筑能耗一般占到全国总能耗的1/3以上)，其节能效益则变得尤其重要，光伏建筑一体化BIPV因此成为21世纪建筑及光伏技术市场的热点。

光伏建筑一体化（BIPV）是应用太阳能发电的一种新概念，简单地讲就是将太阳能光伏发电方阵安装在建筑的围护结构外表面来提供电力。根据光伏方阵与建筑结合的方式不同，光伏建筑一体化可分为两大类：一类是光伏方阵与建筑的结合，如平屋面支架式光伏板；另一类是光伏方阵与建筑的集成，如光伏瓦屋顶、光伏幕墙、光伏采光顶和光伏护栏等。

光伏方阵与建筑的集成是BIPV的一种高级形式，也称之为光伏建材。它对光伏组件的要求较高，光伏组件不仅要满足光伏发电的功能要求，同时还要满足建筑材料的功能要求。由于光伏建材不占用额外的地面空间，还能有效的与建筑物完美契合，所以光伏建材是城市中分布式发电站的的最 佳选择。

光伏方阵在建筑物上的运用出现的时间比较早。2010年就已经有国家标准图集10J908-5《建筑太阳能光伏系统设计与安装》，2016年又修编为16J908-5《建筑太阳能光伏系统设计与安装》。图集中基本包括了建筑物上所有可安装的光伏构件、做法和安装节点图，包括光伏平屋面、光伏坡屋面、光伏金属屋面、光伏幕墙墙面、光伏遮阳板、光伏雨棚、光伏护栏、光伏天桥和光伏车棚等，是一本对设计工作非常有参考价值的图集。

随着节能减碳的呼声越来越高，为执行国家有关节约能源、保护生态环境、应对气候变化的法律、法规；落实碳达峰、碳中和决策部署，提高能源资源利用效率，推动可再生能源利用，降低建筑碳排放；营造良好的建筑室内环境，满足经济社会高质量发展的需要，2021年9月发布了全文强制条款规范《建筑节能与可再生能源利用通用规范》GB 55015-2021。2022年4月1日开始实施，规范中5.2.1条明确规定“新建建筑应安装太阳能系统”。即2022年4月1日之后的图纸，必须有太阳能系统（光热或光电）的设计。规范中同时对既有建筑的节能改造、可再生能源建筑应用系统设计、施工调试及验收、运行管理等做了明文规定。

根据《建筑节能与可再生能源利用通用规范》GB 55015-2021第5.2.4的规定，太阳能建筑一体化应用系统的设计应与建筑设计同步完成。对于光伏建筑的设计，在方案设计的初期阶段就应该确定建筑方案，哪些部位可以用光伏建材，需要用什么样的光伏建材。应该由专业公司针对项目进行光伏系统的深化设计，包括光伏构件布置图、平立剖图、节点大样图、电气系统图、施工图等，还要有包括装机容量计算、发电量计算的仿真报告。光伏构件的节点大样图还应包括与其他部位或构件交圈的工艺说明，墙面光伏应包括保温构造和做法，屋面光伏应包括保温和防水的构造及做法。

总之，BIPV光伏建筑一体化作为庞大的建筑市场和潜力巨大的光伏市场的结合点，必将存在着无限广阔的发展前景。可以预计，光伏与建筑相结合是未来光伏应用中最重要的领域之一，其发展前景十分广阔，并且有着巨大的市场潜力，而这一切应从建筑设计方案阶段就要将光伏系统纳入其中。

文章来源：青岛市民用建筑设计院 | 图片来源：龙焱能源